采空區(qū)“三帶”觀測及注氮防滅火研究

郭君柳（太原煤炭氣化（集團）有限責任公司，山西　　太原　030024）

采空區(qū)“三帶”觀測及注氮防滅火研究

郭君柳
（太原煤炭氣化（集團）有限責任公司，山西太原030024）

摘要：我國煤炭資源非常豐富，煤炭是支撐人們?nèi)粘Ｉ睢⒋龠M經(jīng)濟發(fā)展的重要能源之一。每天全國上下同時開工的煤礦不計其數(shù)，但是煤礦事故發(fā)生率也是一個令人頭疼的問題，雖然近年來我國對于煤炭開采行業(yè)進行了大規(guī)模整頓，但是事故的發(fā)生總是讓人防不勝防。火災是煤炭最常見的事故，而且大多數(shù)都發(fā)生在“采空區(qū)”，本文旨在探討采空區(qū)“三帶”的觀測以及注氮防滅火的實用方法，提高煤炭開采的安全性和經(jīng)濟效益。

關鍵詞：采空區(qū)；“三帶”觀測；注氮防滅火

我國的煤炭開采技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過不斷改良提升，但是每年仍然會發(fā)生煤炭事故，造成人員傷亡、經(jīng)濟損失，人們一直在研究預防煤炭事故的有效措施，也取得了一定的成果。因為大部分煤炭事故都會引發(fā)火災，而煤炭的性質(zhì)常常會引起自燃火災，防不勝防。采空區(qū)“三帶”的機率最大，且滅火難度最大。為了有效的預防采空區(qū)“三帶”發(fā)生火災，必須做好觀測工作，并做好火災預防工作和滅火工作。

1　采空區(qū)“三帶”觀測的重要性

采空區(qū)“三帶”指的是“冷卻帶”、“氧化帶”以及“窒息帶”，由于開采工藝的缺陷，導致采空區(qū)“三帶”是煤炭開采過程中最容易出現(xiàn)火災的部分，并且這種火災不是人為因素導致，而是在一定因素的影響下發(fā)生的自然火災，令人防不勝防。由于采空區(qū)一般情況下，人們難以到達，一旦發(fā)生火災，滅火難度會劇增，并且在這個部分發(fā)生的火災，滅火方法不同于一般地方。為了有效防止采空區(qū)“三帶”發(fā)生火災，必須做好觀測工作，隨時檢測這些地區(qū)的溫度、氣體濃度等因素，做好記錄工作，分析是否存在異常因素。出現(xiàn)問題，快速做出反應，采取有效的方法解決，爭取將事故在醞釀期妥善解決。

2　采空區(qū)“三帶”觀測方法

為了做好采空區(qū)“三帶”的觀測工作，首先要做的就是對采空區(qū)“三帶”進行合理的劃分，根據(jù)不同地帶的特點，采取不同的監(jiān)測方法。在進行采空區(qū)“三帶”劃分的時候，大部分是通過測量采空區(qū)自燃三帶的各項數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)情況對采空區(qū)“三帶”進行劃分。目前，我國在進行采空區(qū)“三帶”觀測的時候，最常用的方法是局部束管檢測。傳統(tǒng)的觀測主要是測量采空區(qū)的含氧量，當含氧量達到一定的范圍，可能會誘發(fā)自燃火災。但是根據(jù)實踐操作發(fā)現(xiàn)，僅以含氧量來作為采空區(qū)“三帶”火災的觀測指標過于片面，也不夠科學，很多危險因素無法檢測，通過人們的不斷探索探究發(fā)現(xiàn)，通過局部束管系統(tǒng)來進行采空區(qū)“三帶”氣體的變化情況，并通過系統(tǒng)進行一定的數(shù)值模擬，可以直觀的反應采空區(qū)“三帶”氣體變化，為判斷是否尋在火災誘發(fā)因素提供可靠地依據(jù)。

3采空區(qū)“三帶”注氮防滅火的實踐操作方法

氮氣防滅火技術(shù)就是指將氮氣輸入采空區(qū)或其它區(qū)域，使該區(qū)域內(nèi)空氣惰化，使氧氣濃度小于煤自然發(fā)火的臨界氧濃度，從而防止煤氧化自燃，或使已經(jīng)形成的火區(qū)窒息的防滅火技術(shù)。經(jīng)過長期的實踐探索，人們發(fā)現(xiàn)采空區(qū)“三帶”最常用的防滅火方法是通過對采空區(qū)氧化帶進行注氮，來有效進行放滅后工作，不僅可以快速滅火，而且可以有效的預防火災的發(fā)生。但是在進行注氮防滅火操作的時候，應該采取科學的方法和合理的步驟，才可以最大程度上發(fā)揮作用。

3.1注氮方式的選擇和實踐操作過程

在進行注氮操作的時候，首先是在地面快速建立制氮機房并鋪設管路，利用安裝的制氮機將產(chǎn)生的氮氣通過管道或鉆孔壓注至采空區(qū)或其它區(qū)域，達到使該區(qū)域內(nèi)空氣惰化，使氧氣濃度小于煤自然發(fā)火的臨界氧濃度，從而防止煤氧化自燃，或使已經(jīng)形成的火區(qū)窒息的目的。注氮方式從空間上分為開放式注氮和封閉式注氮；從時間上分為連續(xù)性注氮和間斷性注氮。注氮方式按氮氣傳輸方式可分為埋管注氮、托管注氮、插管注氮和旁路注氮等。注氮方式應根據(jù)礦井綜合實際情況設計。在注氮的過程中，每一個釋放口都要做好保護工作，提高注氮工作的安全性。一些準備工作就緒后，當注氮釋放口開始進入采空區(qū)冷卻帶與氧化帶的交界部位時，就可以進行注氮。

3.2注氮防滅火管路設計和注氮量的確定

注氮防滅火的管路設計是注氮防滅火的重要內(nèi)容，合理的管路設計可以提高注氮工作的實用性。一般情況下管路的鋪設應盡量減少拐彎，要求平、直、穩(wěn)，接頭嚴密不漏氣，管路分岔處應設置三通、截止閥和壓力表。每節(jié)鋼管的支點不少于兩點，不允許在管路上堆放他物。低洼處應設置放水閥或放水器，管路應進行防腐處理，表面涂漆。定期對注氮管路進行試壓檢漏。注氮量的確定，要按照技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的原則進行，選用的制氮能力既要滿足防火注氮流量的要求，又能充分體現(xiàn)經(jīng)濟技術(shù)上的合理性。注氮防滅火可以有效的預防火災的發(fā)生，提高采空區(qū)“三帶”的安全性，將安全隱患掐滅在源頭，降低火災發(fā)生的機率。

3.3注氮防滅火效果分析

經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，對采空區(qū)“三帶”進行合理的注氮操作，是有效預防采空區(qū)“三帶”發(fā)生火災的有效措施，并且具有一定的科學依據(jù)。通過注入氮氣可以有效的降低采空區(qū)“三帶”的含氧量，并且可以讓含氧量呈現(xiàn)遞減趨勢，眾所周知，在含氧量很低的環(huán)境下不易發(fā)生火災，而隔絕氧氣也是滅火的有效措施。為了讓這個方法更加實用，需要不斷改良注氮方法，提升注氮的實用性。采空區(qū)“三帶”環(huán)境復雜，各自具有一定的特性，在進行注氮的過程中，一定要選擇合適的注氮方法，否則會適得其反。注氮的最終目的不是滅火，而是防火，通過將火災危險因素隔絕在源頭，提升采空區(qū)“三帶”的安全性，保護煤炭工人的生命安全，促進我國煤炭開采事業(yè)的進一步發(fā)展。

結(jié)語

一直以來，我國的煤炭事故發(fā)生率就是一個令人揪心的事情，雖然國家一直在出臺制度試圖提高煤炭開采行業(yè)的安全，減少事故的發(fā)生，但是事故發(fā)生往往是一個長期累積的過程，量變引起質(zhì)變，問題發(fā)生后的后果、損失難以估算。為了提高我國煤炭開采事業(yè)的質(zhì)量和效率，保證工人的生命安全，必須做好采空區(qū)“三帶”的觀測工作和火災預防工作，研究更加實用的防滅火方法。不斷提高注氮操作方法和技術(shù)，為煤炭行業(yè)的健康發(fā)展打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]鄧凱．綜采面采空區(qū)三帶劃分方法的研究[D]．安徽理工大學，2012．

[2]劉華鋒，張人偉，段漢文，宋凱．綜放采空區(qū)“三帶”觀測及注氮防滅火研究[J]．能源技術(shù)與管理，2009（03）：58-60．

[3]余明高，晁江坤，賈海林．綜放面采空區(qū)自燃“三帶”的綜合劃分方法與實踐[J]．河南理工大學學報（自然科學版），2013 （02）：131-135+150．

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